DE10164202A1

DE10164202A1 - Kolben für Setzgeräte

Info

Publication number: DE10164202A1
Application number: DE10164202A
Authority: DE
Inventors: Dionys Schalbetter; Johann Buechel; Juergen Bergauer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-17
Also published as: FR2834231A1; US6719182B2; US20030168490A1

Abstract

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft einen Kolben für Setzgeräte, bei denen der Kolbenkopf (10) hohl ausgeführt ist. Am brennraumseitigen Ende des Kolbenkopfes (10) ist eine Öffnung (11) zu dem im Kolbenkopf (10) liegenden Hohlraum (12) vorhanden. Diese Öffnung (11) wird über einen Stopfen (20), der mittels einer Lotnaht in dem Hohlraum (12) des Kolbenkopfes (10) fixiert ist, verschlossen. Der Stopfen (20) weist eine Stirnfläche (21) und eine randlich von dieser abgehende Mantelfläche auf. Zur Verbesserung derartiger Kolben wird vorgeschlagen, auf dem Außenumfang der Mantelfläche (22) des Stopfens (20) einen Rändel (23) anzuordnen. Über diesen Rändel (23) wird eine gleichmäßigere Geometrie des Lotspaltes erreicht, die für alle Bereiche des Lotspaltes eine gleichmäßig gute Kapillarwirkung bewirkt.

Description

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft einen Kolben für Setzgeräte der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Bei derartigen Setzgeräten ist der Kolben in einem Hohlraum verschieblich gelagert. Ueber die explosive Verbrennung eines Brennstoffes in der Brennkammer des Gerätes wird der Kolben angetrieben, dessen setzrichtungsseitiges Ende ein in der Bolzenführung befindliches Befestigungselement wie z. B. einen Nagel antreibt und in einen Untergrund eintreibt.
Bei brennstoffbetriebenen Setzgeräten ist es bekannt, die Kolben aus Gewichtsgründen hohl auszuführen und mit einem Stopfen zu verschliessen. Die Stopfen werden dann über eine Lötverbindung am Ende des Kolbenhohlraums fixiert. Bei den bekannten Kolben kann es vorkommen, dass die Stopfen nicht ausreichend zentriert sind, wenn diese an das Kolbenende angelötet werden, so dass die Lotnaht ungleichmässig ist. Durch die hohen dynamischen und thermischen Belastungen, die während des Betriebs eines Setzgerätes auf den Kolben einwirken, ist diese Lotverbindung aber hoch belastet, so dass es frühzeitig zu einem Bruch der Lotverbindung, und zu einem Lösen des Stopfens kommen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, einen Kolben für brennstoffbetriebene Setzgeräte zu entwickeln, der die oben genannten Nachteile vermeidet. Dieses wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1 genannten Massnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass auf der Aussenumfangsfläche des Stopfens wenigstens ein Zentrierungsmittel wie z. B. ein Rändel oder mehrere Vorsprünge angeordnet ist, das sicherstellt, dass der Stopfen konzentrisch im Hohlraum des Kolbenkopfes liegt und das dafür sorgt, dass rings um den Aussenumfang des Stopfens ein Lotspalt ausgebildet ist, der an allen Stellen des Aussenumfangs geometrisch ähnliche Bedingungen für eine Kapillarwirkung am entstehenden Spalt zwischen Innenwand des Kolbenkopfes und Aussenumfangsfläche des Stopfens schafft. Durch die erfindungsgemässe Massnahme kann die Ausschussrate bei der Hohlkolbenproduktion erheblich gesenkt werden. Ferner wird eine lange Lebensdauer des erfindungsgemässen Kolbens ermöglicht, da nunmehr in jedem Fall eine stabile Lotverbindung erzielt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Aussendurchmesser des Rändels/Zentrierungsmittels etwas grösser ausgeführt, als der Innendurchmesser des Hohlraumes des Kolbenkopfes im Einsteckbereich. Durch diese Massnahme wird sichergestellt, dass der Stopfen sich während dem Montage- und Lötprozess nicht verschieben kann. Eine exakte und qualitativ gleichbleibende Verarbeitung mit einem qualitativ gleichbleibenden Endprodukt ist durch die erfindungsgemässe Massnahme gewährleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung gemäss Anspruch 5 ist am Stopfen ein Lotdepot vorgesehen. Ein derartiges Lotdepot kann gemäss Anspruch 7 ebenfalls auch an der Oeffnung oder im Hohlraum des Kolbenkopfes vorgesehen sein. Mit einem derartigen Lotdepot kann verhindert werden, dass das überschüssige Lot beim Lötvorgang des Kolbens auf die fertig bearbeitete, konturierte Stirnfläche des Lotstopfens gelangt, welche ansonsten nachgearbeitet werden müsste. Mit dieser Massnahme wird also eine Mehrarbeit durch Nachbearbeitung eingespart.
Weitere Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Abschnitt eines erfindungsgemässen Kolbens und einen erfindungsgemässen Stopfen in einer Seitenansicht, wobei der Kolbenkopf teilweise offengelassen ist,
Fig. 2 schematisch, den erfindungsgemässen Kolben aus Fig. 1 im Längsschnitt mit darin eingestecktem Stopfen.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemässe Kolben für ein Setzgerät weist einen hohl ausgeführten Kolbenkopf 10 sowie einen nicht vollständig dargestellten Kolbenschaft 13 auf. An der Stirnseite des Kolbenkopfes 10 ist eine Oeffnung 11 angeordnet, hinter der sich der Hohlraum 12 des Kolbenkopfes 10 erstreckt. Dieser Hohlraum 12 weist einen hinteren Bereich 18 sowie einen vorderen Bereich 17 auf, wobei der Innendurchmesser des Hohlraumes 12 im vorderen Bereich 17 grösser ist als der Innendurchmesser des Hohlraums 12 im hinteren Bereich 17. In der Uebergangszone zwischen den beiden Bereichen 17 und 18 ist an der Kolbenwand 15 eine konische Ringfläche 16 angeordnet.
Der erfindungsgemässe Kolben für ein Setzgerät umfasst ferner einen Stopfen 20, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine konturierte Stirnfläche 21 aufweist. Der Stopfen 20 weist ferner eine Mantelfläche 22 auf, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form aufweist. Aussen auf der Mantelfläche 22 ist in einem, der Stirnfläche nahen Bereich ein umlaufender Rändel 23 angeordnet. Der Aussendurchmesser 24 des Stopfens 20 am Rändel 23 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel grösser als der Innendurchmesser 14 des Hohlraumes 12 im Bereich der Oeffnung 11 bzw. im vorderen Bereich 17. Bei der Montage des Kolbens wird der Stopfen 20 in der Einsteckrichtung 28 in den vorderen Bereich 17 des Kolbens eingebracht. Der Stopfen 20 lässt sich so weit in den Hohlraum 12 des Kolbenkopfes 10 einstecken, bis die, die Mantelfläche 22 abschliessende konische Ringfläche 26 des Stopfens 20 an der konischen Ringfläche 16 der Kolbenwand 15 anliegt. Durch den Rändel 23 wird es erreicht, dass der Lotspalt 29 eine sehr gleichmässige geometrische Verteilung zwischen der Mantelfläche 22 des Stopfens 20 und der diesen umgebenden Kolbenwand 15 aufweist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Lotspalt z. B. eine Weite von 0.1 mm zuzüglich einer Toleranz von +/-0.02 bis 0.05 mm auf. Der Rändel weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hingegen eine Höhe von 0.15 mm über der Mantelfläche 22 auf. Ueber die Differenz von 0.05 mm der Rändelhöhe zur Lotspaltgrösse wird ein Klemmsitz des Rändels 23 im Hohlraum 12 des Kolbenkopfes 10 erreicht. Ein unbeabsichtigtes Verstellen des Stopfens 20 im Hohlraum 12 des Kolbenkopfes 10 beim Lötvorgang wird derart vermieden. Die der Festlegung des Stopfens 20 am Kolben dienende Lotnaht ist in den Zeichnungen aus Gründen der Klarheit nicht wiedergegeben.
Günstigerweise ist an dem Stopfen 20 ferner noch ein Lotdepot 25 vorgesehen, welches durch einen Zwickelraum zwischen der konischen Ringfläche 27 im Bereich der Stirnfläche 21 des Stopfens 20 und der im Bereich der Oeffnung 11 befindlichen Kolbeninnenwand 15 gebildet wird. Ueberschüssiges Lot kann dort beim Lötvorgang Platz nehmen, so dass es nicht in die Konturen der Stirnfläche 21 einläuft. Aus diesen Konturen müsste es ansonsten wieder durch eine Nachbearbeitung entfernt werden. Bezugszeichenliste 10 Kolbenkopf
11 Oeffnung
12 Hohlraum
13 Kolbenschaft
14 Innendurchmesser von 12 im Bereich von 11
15 Kolbenwand
16 konische Ringfläche
17 vorderer Bereich von 12
18 hinterer Bereich von 12
20 Stopfen
21 Stirnfläche
22 Mantelfläche
23 Rändel/Zentrierungsmittel
24 Aussendurchmesser von 20 an 23
25 Lotdepot
26 konische Ringfläche an 21
27 konische Ringfläche an 21
28 Einsteckvorrichtung
29 Lotspalt

Claims

1. Kolben für Setzgeräte,
mit einem hohl ausgeführten Kolbenkopf (10), dessen brennraumseitiges Ende eine Oeffnung (11) zu dem im Kolbenkopf (10) liegenden Hohlraum (12) aufweist,
und mit einem Stopfen (20) der mittels einer Lotnaht in dem Hohlraum (12) des Kolbenkopfes (10) fixiert ist und der die Oeffnung (11) verschliesst, wobei der Stopfen (20) eine Stirnfläche (21) und eine randlich von dieser abgehende Mantelfläche (22) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Aussenumfang der Mantelfläche (22) des Stopfens (20) wenigstens Zentrierungsmittel (23) angebracht sind.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierungsmittel ein Rändel (23) umfasst.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser (24) des Stopfens (20) am Zentrierungsmittel/Rändel (23) grösser ist, als der Innendurchmesser (14) des Hohlraumes (12) im Bereich der Oeffnung (11) des Kolbenkopfes (10).

4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser (24) des Stopfens (20) am Zentrierungsmittel/Rändel (23) im 10tel mm Bereich grösser ist, als der Innendurchmesser (14) des Hohlraumes (12) im Bereich der Oeffnung (11) des Kolbenkopfes (10).

5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Stopfen ein Lotdepot (25) vorgesehen ist.

6. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lotdepot (25) im Uebergangsbereich zwischen Stirnfläche (21) und Mantelfläche (22) des Stopfens (20) angeordnet ist.

7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oeffnung (11) und/oder im Hohlraum (12) des Kolbenkopfes (10) ein Lotdepot vorgesehen ist.

8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (12) einen vorderen, an die Oeffnung (11) angrenzenden Bereich (17) und einen hinteren Bereich (18) aufweist,
wobei beide Bereiche (17, 18) an einer innen an der Kolbenwand (15) angeordneten konischen Ringfläche (16) ineinander übergehen,
und wobei der Innendurchmesser des Hohlraums (12) im vorderen Bereich (17) grösser ist als im hinteren Bereich (18).

9. Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstecktiefe des Stopfens (20) in den Hohlraum (12) des Kolbenkopfes (10) über die konische Ringfläche (16) begrenzt ist.